1.1 动量和动量定理（26张PPT）课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共26张PPT)
第一章 动量及其守恒定律
第1节 动量和动量定理
碰撞现象在生活中司空见惯。
鸡蛋从高处落到坚硬的盘子会破，落在较厚的软垫上还会破吗？
地面
海绵
演示1：质量相同的钢球碰撞
演示2：质量相差较多的钢球碰撞
迷你实验室
质量相同小球的碰撞
用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球A、B，且两球并排放置。拉起A球，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞。可以看到，碰撞后A球停止运动，B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度。
B
A
质量不同小球的碰撞
如图，将上面实验中的A球换成C球，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。我们可以看到，碰撞后B球获得较大的速度，摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度。
结论：对同一被碰球，其上升的高度与碰撞球的质量和碰前速度都有关。
B
C
01 动量
1.定义：在物理学中，把物体的质量和速度的乘积 mv 叫做物体的动量 ，用 p 表示为 p = mv
3.对动量的理解
（1）矢量性：方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。
（2）瞬时性：是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。
（3）相对性：与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。
速度 v 为物体的对地速度。
2.单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是kg m/s。
①动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与Δv 的方向相同；
4. 动量的变化（ Δ p）
（1）定义：物体的末动量p2与初动量p1矢量差叫做物体动量的变化。
（2）表达式： Δ p = p2-p1 Δp=mv2-mv1 = mΔv
②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。
5.动量变化量的计算：
p
p′
同一直线上动量变化的运算：规定正方向，矢量运算转化为代数运算。
Δp
p
Δp
p′
p
p′
Δp
思考：不在同一直线上的动量变化如何求解
不在同一直线上动量变化的运算：遵循平行四边形定则。
p′
Δp
p′
Δp
p
p
Δp＝p′－p
p′＝Δp+p
也称三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端。
【例题】 一个质量m= 0.1 kg 的钢球，以 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以6 m/s 的速度水平向左运动，如图所示。碰撞前后钢球的动量变化了多少？
分析：动量是矢量，虽然碰撞前后钢球速度的大小没有变化，但速度的方向变化了，所以动量的方向也发生了变化。为了求得钢球动量的变化量，需要先选定坐标轴的方向，确定碰撞前后钢球的动量，然后用碰撞后的动量减去碰撞前的动量求得动量的变化量。
动量的变化量是矢量，求得的数值为负值，表示它
的方向与坐标轴的方向相反，即△p的方向水平向左。
碰撞后钢球的速度v' =- 6 m/s，碰撞后钢球的动量为
p'= mv'=-0.1 × 6kg. m/s=- 0.6kg·m/s
碰撞前后钢球动量的变化量为
△p=p'-p= (-0.6- 0.6)kg·m/s=- 1.2kg· m/s
解：取水平向右为坐标轴的方向。
碰撞前钢球的速度为6 m/s，碰撞前钢球的动量为
p= mv=0.1 × 6kg.·m/s= 0.6kg·m/s
（1）动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。
（2）动量是矢量，动能是标量。
动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。
（3）定量关系
动量发生变化
速度大小改变，方向不变
速度大小不变，方向改变
速度大小和方向都改变
动能改变
动能改变
动能不变
6.动量和动能
思考讨论：试讨论以下几种运动的动量和动能变化情况：
1.物体做匀速直线运动
2.物体做自由落体运动
4.物体做平抛运动
3.物体做匀速圆周运动
动量大小、方向均不变，动能不变。
动量方向不变，大小随时间推移而增大，动能随着时间推移而增大。
动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大，动能增大。
动量方向时刻改变，大小不变，动能不变。
G
v0
G
v
O
v
v
v
O
这个物体在这段时间的加速度：a = =
根据牛顿第二定律F＝ma，则有： = m =
整理得：Ft＝
情景：假定一个质量为m的物体在光滑水平面上受到恒力F的作用，做匀变速直线运动。初始时刻，物体速度为1，经过一段时间t，它的速度为2，试运用运动学公式和牛顿第二定律来表述加速度，找出力与质量和速度的关系。
1.冲量定义：力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量，用字母I表示冲量.用公式表示为 I = t
2.单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s
3.冲量是矢量：方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同.
4.冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应.
02 冲量
4.Ft＝ 可以写成 I =
上式表明：物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。这种关系叫做动量定理。
这里说的“力的冲量”指的是合力的冲量，或者是各个力的冲量矢量和。
5.对动量定理的理解
（1）动量定理的表达式 Ft＝ 是矢量式，等号包含了大小相等、 方向相同两方面的含义。
（2）动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。
（3）公式中的 F 是物体所受的合外力，若合外力是变力，则 F 应是合外力在作用时间内的平均值。
例题：一个质量为 60 kg 的男孩从高处跳下，以 5 m/s 的速度竖直落地。取重力加速度 g = 10 m/s2 .
(1) 若男孩落地时屈膝， 用了1s 停下来，则落地时地面对他的平均作用力是多大？
解：以竖直向上为正向。
由题意可知：m=60 kg，v1=-5m/s，v2=0
(1)t1=1 s，由动量定理得
，方向竖直向上
例题：一个质量为 60 kg 的男孩从高处跳下，以 5 m/s 的速度竖直落地。取重力加速度 g = 10 m/s2 .
(2)若男孩落地时没有屈膝， 只用了 0.1 s 就停下来，则落地时地面对他的平均作用力又是多大？
(2)t2=0.1 s，由动量定理得
，方向竖直向上
两种落地方式中，动量的变化量相同，但所经历时间不同。作用时间越短，地面对人的平均作用力越大。
03 碰撞与缓冲的实例分析
冲床冲压钢板，冲头的冲量在短时间内变为零，钢板受到很大的作用力.通过缩短作用时间来得到很大的作用力.
为保证驾乘人的安全，汽车安装了安全气囊，利用气囊的形变来延长力的作用时间，减轻因剧烈碰撞而造成对驾驶员的伤害。
轮船停靠码头时，靠到橡皮轮胎处，轮胎发生形变，轮胎作为缓冲装置，延长了作用时间，可以减小轮船停靠时受到的作用力。
码头上旧轮胎
1. 关于动量的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 在直线运动中，物体的速度增大时，动量的增量Δp 的方向和运动方向相同
B. 在直线运动中，物体的速度减小时，动量的增量Δp 的方向和运动方向相反
C. 物体的速度大小不变时，动量的增量 Δp 为零
D. 物体做曲线运动时，动量的增量 Δp 一定不为零
ABD
2．(多选)对于一个质量不变的物体，下列说法正确的是(　　)
A．物体的动量发生变化，其动能一定变化
B．物体的动量发生变化，其动能不一定变化
C．物体的动能发生变化，其动量一定变化
D．物体的动能发生变化，其动量不一定变化
BC
3.一个质量为0.5 kg的小钢球竖直下落,落地时速度大小为1 m/s,与地面作用0.1 s后以等大的动量被反弹。小钢球在与地面碰撞的过程中,重力加速度g取10 m/s2,下列说法中正确的是( )
A.小钢球重力的冲量是0.1 N·m
B.若选向上为正方向,则小钢球的动量变化量为-1 kg·m/s
C.若选向上为正方向,则小钢球受到的合力冲量是-1 kg·m/s
D.若小钢球受到的支持力不变,小钢球受到的支持力大小为15 N
D
一、动量
定义： p = mv
对动量的理解
动量的变化
冲量
二、动量定理
三、碰撞与缓冲的实例分析
表达式： I =
对动量的理解